JP6345570B2 - 溶接治具 - Google Patents

Description

本発明は、底板の上面と底板上に幅方向に間隔をおいて位置する一対の縦板の下端とを溶接して、建設機械のフレームを形成する際に使用される溶接治具に関する。

一般に、建設機械の代表例である油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、上部旋回体に俯仰動自在に接続された作業腕装置とから大略構成されている。上部旋回体は骨組み構造体をなす旋回フレームを備えており、旋回フレームは、前後方向に延びるセンターフレームと、センターフレームの右側に配設された右サイドフレームと、センターフレームの左側に配設された左サイドフレームとを有している。

センターフレームは、底板と、底板上に幅方向に間隔をおいて立設された左右一対の縦板と、縦板間の前部に配設された傾斜板と、縦板間の中間部から後部までの間に前後方向に間隔をおいて配設された複数の横板とを含み、底板は縦板の下端から幅方向外方に突出して延在している。各縦板の下端、傾斜板の下端及び各横板の下端は、夫々、底板の上面に溶接により接合されており、傾斜板の両側端及び各横板の両側端は、夫々、各縦板の内面に溶接により接合されている。

センターフレームの上記各部材同士が溶接される際、各部材は溶接治具によって位置決めがなされる。この溶接治具は、底板が載置される基台と、縦板間に介在される内側支持手段と、各縦板の外面に当接される一対の外側支持手段とを含む。内側支持手段は、棒状部材から構成され、棒状部材の長手方向両端部の夫々が各縦板の内面に当接されるものである。外側支持手段は、縦板に対して垂直に配設され且つ縦板の外面に当接される当接部が縦板の外面に沿って上下方向に延びる板状部材を含む。

底板の上面と各縦板の下端とが溶接されると、底板及び各縦板は溶接治具によって位置決めされているものの、溶接部に生ずる熱歪によって縦板が下端から上端に向かって幅方向外方に僅かに傾斜する場合がある。この場合、外側支持手段の板状部材が縦板から押圧されることになるため、作業者は外側支持手段を縦板から容易に離脱することができなくなり、作業者は板状部材をハンマーで叩く等して縦板から外側支持手段を離脱させなければならず、作業に手間がかかると共に板状部材が損傷してしまうという問題がある。

建設機械のフレームを構成する部材同士が溶接される際にそれらの部材の位置決めをするために使用される溶接治具であって、熱歪によって部材から押圧等されることとなった場合でも部材から容易に離脱されるものが開示されている文献等は見当たらないが、下記特許文献１には、住宅の屋根ユニットを構成する部材同士が溶接される際にそれらの部材の位置決めをするために使用される溶接治具であって、熱歪によって部材から押圧等されることとなった場合でも部材から容易に離脱されるものが開示されている。

特許文献１に開示されている溶接治具は、屋根ユニットの部材の両側に配設されるトグル機構と、片側のトグル機構の進退によって起伏される位置規制板と、他側のトグルクランプ機構の先端に配設された押圧板とを備えている。この溶接治具によれば、屋根ユニットの部材は、片側のトグル機構が進出されることによって起立した位置規制板と、他側のトグル機構が進出されることによって進出した押圧板とで両側から挟持された状態で位置決めがなされる。そして、この溶接治具は、部材同士が溶接された後においては、片側のトグル機構が後退されることによって位置規制板が倒伏し、且つ他側のトグル機構が後退されることによって押圧板が後退するため、熱歪によって部材から押圧等されることとなった場合でも部材から容易に離脱される。

実開平５−１８７８６号公報

特許文献１に開示されている溶接治具においては、部材が載置されるスライド板上に位置規制板がヒンジを介して起伏自在に配設されていることから、底板が縦板の下端から幅方向外方に突出して延在する、油圧ショベルのセンターフレームには、ヒンジ及び位置規制板が底板の側端部に干渉してしまうため縦板の外面に当接することができず、センターフレームを形成する際の溶接治具として使用することができない。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、底板と底板上に幅方向に間隔をおいて位置する一対の縦板とを具備し、底板が縦板の下端から幅方向外方に突出して延在する建設機械のフレームを形成する際に使用することができ、底板の上面と縦板の下端とが溶接された後、容易に縦板から離脱される溶接治具を提供することである。

本発明によれば、上記技術的課題を解決する溶接治具として、底板の上面と該底板上に幅方向に間隔をおいて位置する一対の縦板の下端とを溶接して、該底板が該一対の縦板の各々の下端から幅方向外方に突出して延在する建設機械のフレームを形成する際に使用される溶接治具にして、該底板が載置される基台と、該一対の縦板間に介在される内側支持手段と、該一対の縦板の外面の夫々に当接される一対の外側支持手段とを含み、該一対の外側支持手段の各々は、該基台上に立設された支柱と、基端部が該支柱の上端側に旋回自在に接続された腕部材と、該腕部材の延出端に傾動自在に接続された当接部材とを含み、該腕部材は該支柱から該縦板の外面に向かって延出する作用位置と該延出端が該縦板の外面から遠ざかる非作用位置との間を旋回自在であり、該当接部材は該縦板の外面に沿って延在する作用位置と下端又は上端から上端又は下端に向かって幅方向外方に傾斜して延在する非作用位置との間を傾動自在である、ことを特徴とする溶接治具が提供される。

好ましくは、該腕部材は該作用位置に解除自在に拘束される。該腕部材と該当接部材とは、該当接部材を手動で傾動させることを許容する把持レバーを含むリンク機構が介在されて接続されているのが好都合である。該当接部材は、該腕部材の該延出端に接続された接続片と、該接続片に着脱自在に装着される当接片とから構成されているのが好適である。

本発明によって提供される溶接治具においては、各外側支持手段は、基台上に立設された支柱と、基端部が支柱の上端側に旋回自在に接続された腕部材と、腕部材の延出端に傾動自在に接続された当接部材とを含み、腕部材は支柱から縦板の外面に向かって延出する作用位置と延出端が縦板の外面から遠ざかる非作用位置との間を旋回自在であるので、腕部材が縦板の下端から幅方向外方に突出して延在する底板の側端部に干渉せず、建設機械のフレームを形成する際に使用され得る。

又、本発明に係る溶接治具においては、底板の上面と縦板の下端とが溶接された後、当接部材が縦板の外面に沿って延在する作用位置から、下端又は上端から上端又は下端に向かって幅方向外方に傾斜して延在する非作用位置に傾動されることによって、容易に縦板から離脱される。

油圧ショベルの側面図。 図１に示す旋回フレームを上前方からみた斜視図。 図２に示すセンターフレームを上後方からみた斜視図。 本発明に従って構成された溶接治具の平面図。 図４中のＸ−Ｘ方向からみた断面図。 （ａ）腕部材及び当接部材が共に非作用位置である、図４に示す外側支持手段の斜視図。（ｂ）腕部材が作用位置であって当接部材が非作用位置である、図４に示す外側支持手段の斜視図。（ｃ）腕部材及び当接部材が共に作用位置である、図４に示す外側支持手段の斜視図。 図４に示す外側支持手段の正面図。

以下、本発明に係る溶接治具の実施形態について、代表的な建設機械である油圧ショベルの旋回フレームを例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１を参照して説明する。全体を番号２で示す油圧ショベルは、自走可能な下部走行体４と、下部走行体４上に旋回自在に搭載された上部旋回体６と、上部旋回体６に俯仰動自在に接続された作業腕装置８とから大略構成されている。油圧ショベル２は、土砂等の掘削作業時においては、作業腕装置８が俯仰動作され、上部旋回体６が下部走行体４に対し旋回動作されることによって、土砂等の掘削作業を行うことができるようになっている。

作業腕装置８は、上部旋回体６の前側に俯仰動自在に接続されたブーム１０と、ブーム１０の先端側に揺動自在に接続されたアーム１２と、アーム１２の先端側に回動自在に接続された作業具１４と、ブーム１０を俯仰動させる左右一対のブームシリンダ１６（左側のみ図示されている）と、アーム１２を揺動させるアームシリンダ１８と、作業具１４を回動させる作業具シリンダ２０とから大略構成されている。

上部旋回体６は骨組み構造体をなす旋回フレーム２２を備えている。旋回フレーム２２には、運転員が搭乗する運転室２４と、駆動源をなすエンジン２６と、作業腕装置８に対して重量バランスをとるカウンタウエイト２８と、燃料を貯留する燃料タンク（図示されていない）と、作動油を貯留する作動油タンク（図示されていない）等が配設されている。

図２を参照して説明する。旋回フレーム２２は、前後方向に延びるセンターフレーム３０と、センターフレーム３０の右側に配設された右サイドフレーム３２と、センターフレーム３０の左側に配設された左サイドフレーム３４とを有している。センターフレーム３０には、前部にブーム１０の基端が接続され、後部にはエンジン２６が配設され、更にエンジン２６の後部にカウンタウエイト２８等が配設される。左右のサイドフレーム３２，３４には、運転室２４、燃料タンク及び作動油タンク等が配設される。

図２と共に図３を参照して説明する。センターフレーム３０は、前後方向に延びる平板状の底板３６と、底板３６上に幅方向に間隔をおいて立設され且つ前後方向に延びる左右一対の縦板３８と、縦板３８間の前部に配設された傾斜板４０と、縦板３８間の中間部から後部までの間に前後方向に間隔をおいて配設された複数の横板４２とを含む。

縦板３８は全体として三角形状に形成され、頂部にはブーム１０の基端が連結ピンを介して接続されるブーム連結ピン穴３８ａが形成され、前端にはブームシリンダ１６の基端が連結ピンを介して接続されるブームシリンダ連結ピン穴３８ｂが形成されている。縦板３８の下端は底板３６の上面に溶接により接合されている。又、底板３６は各縦板３８の下端から幅方向外方に突出して延在しており、底板３６の突出部上面及び各縦板３８の外面には左右のサイドフレーム３２，３４が溶接により接合される。

傾斜板４０は、縦板３８の前部上端に沿って傾斜して延在しており、下端が底板３６の上面に溶接により接合され、左右方向両側端の夫々が各縦板３８の内面に溶接により接合されている。傾斜板４０の下端側には、ブームシリンダ１６に接続される油圧配管（図示されていない）等が通される四角形状の開口４０ａが形成されている。横板４２は、底板３６上に立設され、下端が底板３６の上面に溶接により接合され、左右方向両側端の夫々が各縦板３８の内面に溶接により接合されている。

図４から図７までを参照して本発明に係る溶接治具５０について説明する。センターフレーム３０の上記各部材同士が溶接される際、各部材は溶接治具５０によって位置決めがなされる。溶接治具５０は、図４に示すとおり、底板３６が載置される基台５２と、縦板３８間に介在される内側支持手段５４と、各縦板３８の外面に当接される一対の外側支持手段５６とを含む。

溶接治具５０は、上記のほか、基台５２上において底板３６の位置決めをするための底板位置決め手段、縦板３８のブーム取付ピン穴３８ａの位置決めをするためのピン穴位置決め手段、底板３６上において傾斜板４０の位置決めをするための傾斜板位置決め手段、底板３６上において各横板４２の位置決めをするための横板位置決め手段（いずれも図示されていない）等、センターフレーム３０を構成する部材を位置決めするための位置決め手段を含む。

図５を参照して説明する。基台５２は、実質上水平に延在する水平面部５８と、水平面部５８上に接続された複数個の載置部６０とを有している。水平面部５８は、底板３６よりも幅広に形成されており、外縁側に外側支持手段５６やピン穴位置決め手段等が接続されている。各載置部６０の上面は、実質上水平且つ同一平面上に形成され、底板３６が載置される。内側支持手段５４は、棒状部材から構成され、棒状部材の長手方向両端部の夫々が各縦板３８の内面に当接されるものである。各外側支持手段５６は、基台５２上に立設された支柱６２と、支柱６２に旋回自在に接続された腕部材６４と、腕部材６４に傾動自在に接続された当接部材６６とを含む。

図６を参照して説明する。支柱６２は、鋼板から形成された矩形状底面板６８と、鋼材から形成された角筒部７０とを有している。底面板６８の外縁側には厚さ方向に延びるボルト穴６８ａが複数個形成され、底面板６８はボルト穴６８ａに挿通されたボルトによって基台５２の水平面部５８に締結されている。角筒部７０は、鋼板から形成された正面板７２と、溝形鋼から形成され正面板７２に溶接により接合された背面板７４とから上下方向の断面が矩形状に形成されており、その下端が底面板６８の上面に溶接により接合されている。正面板７２の上端側外面には幅方向に延びる保持片７６が上下方向に間隔をおいて一対配設されており、上側保持片７６には半円形状拘束片７８が回転自在に接続されている。尚、角筒部７０は、平板状鋼板や山形鋼等の組合せから形成されていてもよい。

腕部材６４は、鋼板から形成され、基端部が支柱６２の各保持片７６にピン結合により接続されており、延出端が縦板３８の外面から遠ざかる非作用位置（図６ａ）と、支柱６２から縦板３８の外面に向かって延出する作用位置（図６ｂ及び図６ｃ）との間を旋回自在となっている。腕部材６４の延出端の上部６４ａ及び下部６４ｂは、夫々、二股状に形成され、延出端下部６４ｂは延出端上部６４ａよりも腕部材６４の延出方向に突出している。延出端上部６４ａ間には、鋼板からへ字状に形成された把持レバー８０の基端部がピン結合により回動自在に接続されている。把持レバー８０の頂部両側には鋼板から形成された一対のリンク片８２がピン結合により回動自在に接続されている。把持レバー８０の基端部と頂部との間には凹所８０ａが形成され、凹所８０ａに対応する位置決め用ボールプランジャ８４が延出端上部６４ａに配設されている。ボールプランジャ８４は弾性部材によって付勢されている。

当接部材６６は、腕部材６４の延出端に接続された接続片８６と、接続片８６に着脱自在に装着される当接片８８とから構成されている。接続片８６は、鋼板から平行四辺形状に形成された接続部９０と、鋼材から断面コ字状に形成された装着部９２とを有している。接続部９０の上部は一対のリンク片８２間に、接続部９０の下部は腕部材６４の延出端下部６４ｂ間に、夫々、ピン結合により回動自在に接続されている。接続片８６の装着部９２の溝部には、鋼材から形成された当接片８８が嵌合され、ボルトによって着脱自在に締結されている。当接片８８には、腕部材６４の延出方向に突出する上下一対の当接部８８ａが形成されている。

腕部材６４と当接部材６６とは、上記の通りの記載及び図６を参照することによって明確に理解される通り、リンク機構が介在されて接続されており、当接部材６６は、下端から上端に向かって幅方向外方に傾斜して延在する非作用位置（図６ａ及び図６ｂ）と、各当接部８８ａが基台５２の水平面部５８に対して垂直となる位置、即ち、縦板３８の外面に沿って延在する作用位置（図６ｃ）との間を傾動自在となっている。

底板３６、各縦板３８、傾斜板４０及び各横板４２等が溶接されてセンターフレーム３０が形成される際、先ず底板３６が基台５２の載置部６０上に載置され且つ底板位置決め手段によって位置決めがなされる。このとき、腕部材６４は、非作用位置に位置付けられることで、底板３６を載置部６０上に載置する作業及び底板３６の位置決めをする作業の障害とならず、作業者は円滑迅速にこれらの作業を行うことができる。

次いで底板３６上において、各縦板３８、傾斜板４０及び各横板４２の位置決めがなされる。傾斜板４０及び各横板４２は、夫々、傾斜板位置決め手段及び各横板位置決め手段によって位置決めがなされる。各縦板３８については、内側支持手段５４が縦板３８間に介在され、内側支持手段５４の長手方向両端部の夫々が各縦板３８の内面に当接される。又、外側支持手段５６の腕部材６４が非作用位置から作用位置に旋回される。ここで、腕部材６４は作用位置において支柱６２の上端側から縦板３８の外面に向かって延出しているので、腕部材６４が底板３６の側端部に干渉してしまうことがない。従って、外側支持手段５４は、底板３６が縦板３８の下端から幅方向外方に突出して延在するセンターフレーム３０を形成する際に使用され得る。

腕部材６４が非作用位置から作用位置に旋回された後、半円形状拘束片７８が下方に位置するように回転されることによって、腕部材６４は作用位置において拘束される。そして、作業者によって把持レバー８０の先端が把持され、当接部材６６が非作用位置から作用位置まで傾動されることによって、当接部材６６の各当接部８８ａが縦板３８の外面に当接され、縦板３８の位置決めがなされる。尚、縦板３８のブーム取付ピン穴３８ａは、ブーム１０とのピン結合を可能とすべく公差が比較的狭く設定されているため、ピン穴位置決め手段によって別途位置決めがなされる。

当接部材６６が作用位置に位置すると、ボールプランジャ８４が把持レバー８０の凹所８０ａに係合することによって、当接部材６６は作用位置において位置決めがなされる。又、当接部材６６が作用位置に位置したとき、図７に示すとおり、当接部材６６とリンク片８２とのピン結合中心Ａ、リンク片８２と把持レバー８０とのピン結合中心Ｂ、及び把持レバー８０と腕部材６４とのピン結合中心Ｃは、同一直線上に位置することになる。このため、当接部材６６は、溶接部に生ずる熱歪によって縦板３８から押圧されることとなっても、この力をリンク片８２、把持レバー８０及び腕部材６４と共に受承するので、作用位置から非作用位置に傾動してしまうことが防止されている。

底板３６、各縦板３８、傾斜板４０及び各横板４２の位置決めがなされた後、各部材同士の溶接がなされるが、本発明に係る溶接治具５０においては、溶接部に生ずる熱歪によって当接部材６６が縦板３８から押圧されることとなっても、作業者によって把持レバー８０の先端が把持され、当接部材６６が作用位置から非作用位置まで傾動されることによって、容易に縦板３８の外面から離脱される。

又、本発明に係る溶接治具５０においては、上記部材同士の溶接がなされてセンターフレーム３０が形成された後、半円形状拘束片７８が上方に位置するように回転されることによって、腕部材６４の作用位置における拘束が解除される。そして、腕部材６４は、作用位置から非作用位置に旋回されることで、センターフレーム３０を溶接治具５０から移動する作業の障害とならず、作業者は円滑迅速にこの作業を行うことができる。

更に、本発明の溶接治具５０においては、当接部材６６の当接片８８が接続片８６に着脱自在に装着されることから、縦板間寸法が異なる複数のセンターフレームにおいても、縦板間寸法に応じた突出寸法で形成された当接部を有する当接片に交換されることによって、基台上において支柱が移動等されることなく、使用され得る。

尚、実施例においては、当接部材の非作用位置については、下端から上端に向かって幅方向外方に傾斜して延在する位置として説明したが、上端から下端に向かって幅方向外方に傾斜して延在する位置であってもよい。

２：油圧ショベル（建設機械）
３０：センターフレーム
３６：底板
３８：縦板
５０：溶接治具
５２：基台
５４：内側支持手段
５６：外側支持手段
６２：支柱
６４：腕部材
６６：当接部材
７８：拘束片
８０：把持レバー
８０ａ：凹所
８２：リンク片
８４：ボールプランジャ
８６：接続片
８８：当接片

Claims (4)

1. 底板の上面と該底板上に幅方向に間隔をおいて位置する一対の縦板の下端とを溶接して、該底板が該一対の縦板の各々の下端から幅方向外方に突出して延在する建設機械のフレームを形成する際に使用される溶接治具にして、
   該底板が載置される基台と、該一対の縦板間に介在される内側支持手段と、該一対の縦板の外面の夫々に当接される一対の外側支持手段とを含み、
   該一対の外側支持手段の各々は、該基台上に立設された支柱と、基端部が該支柱の上端側に旋回自在に接続された腕部材と、該腕部材の延出端に傾動自在に接続された当接部材とを含み、
   該腕部材は該支柱から該縦板の外面に向かって延出する作用位置と該延出端が該縦板の外面から遠ざかる非作用位置との間を旋回自在であり、
   該当接部材は該縦板の外面に沿って延在する作用位置と下端又は上端から上端又は下端に向かって幅方向外方に傾斜して延在する非作用位置との間を傾動自在である、ことを特徴とする溶接治具。
2. 該腕部材は該作用位置に解除自在に拘束される、請求項１記載の溶接治具。
3. 該腕部材と該当接部材とは、該当接部材を手動で傾動させることを許容する把持レバーを含むリンク機構が介在されて接続されている、請求項１又は２記載の溶接治具。
4. 該当接部材は、該腕部材の該延出端に接続された接続片と、該接続片に着脱自在に装着される当接片とから構成されている、請求項１から３までいずれかに記載の溶接治具。